[發(fā)明專利]非平面和非對稱壓電晶體及反射器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201680052493.0 | 申請日： | 2016-07-09 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108025333B | 公開（公告）日： | 2020-10-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 巴特·利普肯斯;小沃爾特·M·普雷茲;凱達(dá)爾·奇塔萊;托馬斯·J·肯尼迪三世;魯?shù)婪颉ぜ獱柭?/a>;戴恩·梅利;布萊恩·杜特拉;大衛(wèi)·索科洛夫斯基 | 申請（專利權(quán)）人： | 弗洛設(shè)計(jì)聲能學(xué)公司 |
| 主分類號(hào)： | B06B1/06 | 分類號(hào)： | B06B1/06;B01D21/28 |
| 代理公司： | 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138 | 代理人： | 黎雷 |
| 地址： | 美國馬*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 平面 對稱 壓電 晶體 反射 | ||
公開一種聲泳裝置。所述聲泳裝置包括聲室、超聲換能器和反射器。所述超聲換能器包括壓電材料，所述壓電材料由電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)，以在所述聲室中產(chǎn)生從壓電材料的非平面表面發(fā)出的多維聲駐波。還公開了一種用于從主流體分離出次流體或顆粒的方法。該方法包括使混合物流過聲泳裝置。發(fā)送電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述超聲換能器，以在聲室中產(chǎn)生多維聲駐波，從而在駐波中連續(xù)捕獲所述次流體或顆粒，然后所述次流體或顆粒聚集、聚合、結(jié)塊或結(jié)合在一起，隨后依靠浮力或重力在所述主流體中升高或沉降，并離開所述聲室。
本申請要求2015年7月9日提交的美國臨時(shí)專利申請第62/190,715號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。
背景技術(shù)
本公開涉及使用超聲生成的聲駐波來實(shí)現(xiàn)懸浮相組分的捕集、濃縮和分離，從而從流體介質(zhì)例如水中去除這類污染物。所述聲駐波可以通過激勵(lì)超聲換能器(ultrasonictransducer)的壓電晶體來產(chǎn)生。
壓電晶體可以由任何能夠產(chǎn)生壓電效應(yīng)(即，受到外部電壓時(shí)振動(dòng))的材料組成。用于制造壓電晶體的常用材料是鋯鈦酸鉛(PZT)。壓電陶瓷傳統(tǒng)上是指大量的鈣鈦礦陶瓷晶體，由較大的二價(jià)金屬離子(例如鉛，鋇)和氧離子形成的晶格中的小四價(jià)金屬離子(例如鈦，鋯)組成。
以特定比例混合組分金屬氧化物的細(xì)粉來制備壓電PZT晶體。然后加熱該混合物以形成均勻的粉末。有機(jī)粘合劑與該金屬氧化物混合并形成所需形狀(例如，板、棒、盤)。高溫加熱形成的材料來燒結(jié)所述混合物并形成致密的晶體結(jié)構(gòu)。然后將燒結(jié)部分冷卻并隨后成型或修整至所需的規(guī)格。利用化學(xué)鍍鎳等工藝將電極安裝到所述PZT晶體的合適表面上，或?qū)㈦姌O安裝到所述晶體表面上受到加熱和熔合的銀/玻璃珠混合物涂層上。
將壓電晶體暴露于空氣或液體流體中的電荷(即電壓)會(huì)產(chǎn)生壓力波。函數(shù)發(fā)生器可用于將特定頻率或頻率組施加到壓電晶體，使得所述壓力波具有特定頻率。可使用放大器以所述函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率向所述壓電晶體施加更高的電壓。通常，所述壓電晶體的表面是平坦的，因此由所述壓電晶體產(chǎn)生的波在晶體表面是均勻的。
平面壓電晶體以多模方式受到擾動(dòng)從而產(chǎn)生多維聲駐波。所述壓電晶體的這些高階模式允許在聲駐波中形成多個(gè)捕獲線，從而形成多維聲駐波。
期望提供一種可被單個(gè)激勵(lì)擾動(dòng)、但仍產(chǎn)生多維聲駐波的壓電晶體。
發(fā)明內(nèi)容
通過各個(gè)實(shí)施例，本公開涉及聲泳裝置和從主流體分離次流體或微粒的方法。簡而言之，從壓電材料的非平面表面發(fā)出的多維聲駐波用于連續(xù)地捕獲所述次流體或顆粒，然后所述次流體或顆粒聚集、聚合、結(jié)塊或結(jié)合在一起，隨后依靠浮力或重力在所述主流體中升高或沉降，并離開所述聲室。所述非平面壓電材料只需要暴露于單一頻率而非一組頻率來產(chǎn)生多維聲駐波。
本文的各個(gè)實(shí)施例公開了聲泳裝置，其包括：具有至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的聲室；位于所述聲室的壁上的至少一個(gè)超聲換能器；位于所述聲室的與所述至少一個(gè)超聲波換能器相對立的側(cè)壁上的反射器。所述至少一個(gè)超聲換能器包括壓電材料，所述壓電材料由電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)，以在所述聲室中產(chǎn)生從所述壓電材料的非平面表面發(fā)出的多維聲駐波。
在某些實(shí)施例中，所述壓電材料的非平面表面在基本上垂直于所述壓電材料的第二表面的方向上極化。所述壓電材料的非平面表面可以由階梯函數(shù)或平滑函數(shù)來限定。
在某些實(shí)施例中，所述反射器還具有非平面表面，其可以由階梯函數(shù)或平滑函數(shù)來限定。
在某些實(shí)施例中，所述壓電材料可以是平面，并且所述反射器可具有非平面表面。
所述至少一個(gè)超聲換能器可以具有非對稱形狀，例如梯形。所述反射器也可以具有非對稱的形狀，例如梯形。
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